EnablingMetadata for Shared UseAuf dem Weg zur Föderation von MDRs

Hannes Ulrich, M.Sc.Institut für Medizinische Informatik und

IT Center for Clinical Research (ITCR-L),

Universität zu Lübeck

MDR Symposium » Let´s make MDR simple!« 2020

30.09.2020

2

Datenlandkarte der MI-I

https://medizininformatik-karte.de/

3

Harmonisierung von Metadaten

Shared Use?(Föderation)

Top-Down-Ansatz(zentrale Definition von Goldstandards

durch Experten, inkl. Governance)

KollaborativePlattform, z.B.

openEHR, ART-DECOR

ausgewählteKerndatensätze

(langsamer Prozess)

allerelevanten

Datenelemente(schneller Prozess)

Metadaten-Repository (MDR), z.B.

Samply.MDR, M5, CentraXX MDR

Bottom-up(lokal und projekt-getrieben, Dialekte

zulassen, pragmatisches Vorgehen)

Erst definieren und Konsens herbeiführen, dann verwenden.=> es gibt keine nationale Governance=> SW-technische Schnittstellen?

Erst verwenden (inkl. Kerndatensätze),dann Datenintegration mittels Matching & Mapping.=> es gibt sehr viele MDRs=> SW-technische Schnittstellen?

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Motivation

• Austausch von klinischen Daten innerhalb des Gesundheitssystems

• Erforderlich trotz aufwendiger Entwicklung von Kerndatensätzen

àSchnell und dynamisch neue Datenquellen nachvollziehbarintegrieren

• Nachweisbare Erfolge im Bereich des Metadaten-Processing

• Problem: Mehr Daten?

Modelling1 Matching2,3 Merging2

1) Ulrich et al. - Modelling a Metadata Repository in a Graph Database using Neo4j2) Ulrich et al. - Using Graph Tools on Metadata Repositories 3) Deppenwiese et al. – MDRCupid - A Configurable Metadata Matching Toolbox

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Problem: Mehr Daten?

• Einzelnen MDRs müssen Daten bereitstellen– Probleme mit Intellectual Property L

• Community-Umfrage zur Beteiligung und Datenbereitstellung– Zielgruppe: Forscher und Betreiber von MDRs– Fragen nach der Verwendung und der Vernetzung von Metadaten.

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Kein Problem: Mehr Daten!

0

5

10

15

20

25

Ja Nein

Anzahl von Würden Sie ihre MDR-Software in einem Verbundsystemintegrieren und die Metadaten für dieWiederverwendung bereitstellen?

0

10

20

30

40

1 (niedrig) 3 4 5 (hoch)

Wie hoch wäre prinzipiell IhreBereitschaft, ausgewählte Metadatenfür zentrale föderierte (Mehrwert-)Dienste bereitzustellen?

0

5

10

15

20

1 (niedrig) 2 4 5 (hoch)

Wie beurteilen Sie den Nutzen von Metadaten & MDRs in Ihren

Projekten?

0

5

10

15

20

1 (niedrig) 4 5 (hoch)

Wie hoch schätzen Sie die Relevanz/ Nutzen von vernetzen und abgestimmten Metadaten?

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Umfrage zur Föderation von Metadaten

https://umfragen.itcr.uni-luebeck.de

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Motivation - Metadata Driven Integration

Transformation Process

MetadataAcquisition

Matching Mapping TransformationA project-specific MDR

Another project-specific MDR

Uniform Interface

Metadata Instance Data

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Motivation - Metadata Driven Integration

Transformation Process

MetadataAcquisition

Matching Mapping TransformationA project-specific MDR

Another project-specific MDR

Uniform Interface

Metadata Instance Data

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QL4MDR

• FHIR-inspired Ansatz für die Bereitstellung von Metadaten

• Uniformes Interface für Anfrage und Manipulation

• Facebooks GraphQL als Query Framework

• ISO 11179-3 basierendes Schema als Suchdatensatz mit der Erweiterung für ISO/TS 21526

Data Element ConceptNamespace

Slot Data Element Value Domain

ConceptualDomain

1..n 0..1

Concept

0..10..1

Map

ConceptualDomain

Definition

MDRMapping

Semantic Relation

Entrypoint

https://doi.org/10.1186/s12911-019-0794-z

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QL4MDR

• Client-spezifisch definierte Anfragen

• Bietet technische Voraussetzungen für eine Föderation

MetadataAcquisition

A project-specific MDR

Another project-specific MDR

Uniform Interface

{dataElement(slot: "SNOMED-CT",

value: "723232008") {identification {

urnstatus

} definitions { definition designation }

}}

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Ziel: Föderiertes MDR

MetadatenAkquise

Ein Projekt-spezifisches MDR

Zweites Projekt-spezifisches MDR

Föderiertes MDR Portal

Benutzerschnittstelle

Annotation

Mapping

Stub

Services basierendauf QL4MDR

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Mehrwertdienste

• Quelloffenes Framework für die Verwendung und Verarbeitung

• QL4MDR als Metadaten-Schnittstelle

• Einsetzbar am Portal sowie direkt lokal an den Quellsystemen

• Vielzahl an möglichen Diensten:

1. Semantische Annotation von Metadaten

2. Semantische Transformation z.B. UCUM-Einheiten

3. Matching und Mapping

4. Analyse der Metadatenqualität

à Projekt-übergreifende Metadaten

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Fit for Purpose – Überblick über aktuelle MDRs

Healthcare-related

Freely accessible

Actively Maintained

Open Source

Data Source access

ISO 11179

Query interface

CDE Browser Yes Yes Yes No Yes Yes Yes

METeOR Yes Yes Yes No Yes Yes Yes

Aristotle Yes Yes Yes Yes/No Yes Yes Yes

MDM Portal Yes Yes Yes No Yes No Yes

ART-DECOR Yes Yes Yes Yes Yes No Yes

Samply.MDR Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Clinical Knowledge Manager

Yes Yes Yes No No No Yes

Semantic MDR Yes Yes No Yes Yes Yes Yes

Kairos MDR Yes No Yes No Yes No Yes

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Integrationsszenarien für lokale MDRs

• Auf der Grundlage der technischen Überprüfung wurden vier Szenarien identifiziert:

1. Transformation auf Datenebene• Datenbank muss restrukturiert werden • Neo4j & QL4MDR haben gute Synergien• Bsp. MDM Portal

2. Manipulation auf Datenebene• Erweiterung des Quellcodes zur Integration

von QL4MDR in den DAL • Bsp. Samply.MDR

3. Manipulation auf Interface-Ebene• Verwendung einer GraphQL-Schnittstelle

zum Schema-Stitching mit QL4MDR • Bsp. Aristotle MDR

SOAPREST

MDR Database

Metadata Repository

SOAPRESTNeo4j

Database

MDR Database

GraphQLQL4MDR

Query Interlay

NativeQL4MDR

1

2

3

4

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Integrationsszenarien für lokale MDRs

4. Anfragen Façade– Wenn kein Zugriff auf den Programm-Code besteht– Abfrage-Proxy zur Umwandlung der eingehenden Abfrage in den MDR-

Dialekt– Empfängt Ergebnisse, aggregiert, formatiert neu– Bsp. ART-DECOR, CKM, CDE Browser, METeOR

SOAPRESTNeo4j

Database

MDR Database

GraphQLQL4MDR

Query Interlay

NativeQL4MDR

1

2

3

4

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Zusammenfassung

• Unsere Arbeit untersucht die technische Interoperabilität ab mit dem Ziel heterogene MDR-Systeme zu verbinden

• Die Integration von QL4MDR in andere MDR-Implementierungen ist möglich– Samply.MDR Integration war abgeschlossen– KAIROS.MDR über Anfragen-Façade ist in der Entwicklung

• Föderation ist aufwendig, aber machbar

• Erster wichtiger Schritt auf dem Weg zur Föderation von Metadatensilos

àNächster Schritt: gültige Integration und Freigabe von Metadaten zur weiteren Verwendung

Contact

Hannes Ulrich, M.Sc.

Research Associate

Universität zu Lübeck

Ratzeburger Allee 160

23562 Lübeck

* hannes.ulrich@itcr.uni-luebeck.de@hanulrich